[发明专利]对光纤中光信号的色度色散进行相干均衡的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及相干光数据通信领域。更具体地说，本发明涉及用于在利用降低的采样速率和处理速率的同时均衡光数据信道失真的方法和系统。

背景技术

当前，对40Gbp/s和100Gbp/s相干光纤通信系统中色度色散(CD-光信号的相速度对光信号的波长的依赖性)和偏振模色散(PMD-光的两个不同偏振在波导中以不同速度传播、导致光脉冲随机展宽的模态色散)的数字补偿引起了极大关注。现今，不仅精确检测载送光信号的数据的振幅而且精确检测其相位的可能性允许利用这些信号的相位来传输数据。因此，相干检测和均衡允许补偿非常长的光纤引入的失真。

现今，以100Gb/s的速率对光信号进行采样存在问题，因为即使利用不同偏振并且将数据分成I和Q(同相和正交)信道而按28Gb/s来载送信息，采样速率也必须为56Gs/s。这需要分辨率大约为5比特的专用设备，这种专用设备非常昂贵。另外，存在在400Gb/s的范围中进行发送和接收的需求，这给可行设备带来了更大的限制。

CD和PMD补偿的常见做法是使用分数间隔均衡器，每符号采样2次，甚至更多。众所周知，在无失真媒体中，以符号速率进行采样形成恢复数字数据的足够信息。然而，当信道引入诸如CD和PMD的线性失真时，为了应用数字补偿，需要完全重建接收的模拟信号。不先进行滤波就以符号速率对此信号进行采样违反了奈奎斯特(Nyquist)采样定理，从而导致造成性能劣化的混叠效应。另一方面，在符号速率采样之前使用抗混叠滤波(AAF)引入了实质上的低通滤波，这进而又导致实质上的符号间干扰(ISI)。在具有ISI的信道的最小差错概率的意义上，最佳均衡器是最大似然序列估计器(MLSE)。

为了降低VLSI实现的成本和复杂度，利用AAF进行了一些处理符号间隔均衡器的尝试。然而，这些尝试仅处理由于混叠和ISI的组合效应而遭受重大功率代价的低CD值。

针对在利用降低的采样速率和处理速率的同时最佳均衡光数据信道失真的问题，上述所有方法都尚未提供令人满意的解决方案。

因此，本发明的一个目的是，提供一种用于在利用降低的采样速率和处理速率的同时最佳均衡光数据信道失真的方法和系统。

本发明的另一目的是，提供一种用于在不需要昂贵的采样和处理设备的情况下均衡光数据信道失真的方法和系统。

本发明的又一目的是，提供一种用于在引入低功率代价的同时均衡光数据信道失真的方法和系统。

本发明的其它目的和优点将随着描述的进行而变得明显。

发明内容

本发明致力于提供一种用于对具有给定模拟带宽B、载送相干光信号的光数据信道的失真(如CD或PMD)进行最佳均衡的方法。设置具有I路径和Q路径的接收端，用于接收光信号，并且用于通过平衡检波器来检测各路径中的光信号。通过利用具有对应于N的截止频率(并且被最优化成各路径的模拟带宽为2B/N)的AAF对各路径的输出进行滤波，来将检测到的光信号的带宽缩减至1/N，其中该AAF具有确定性属性并且引入已知ISI。通过ADC以2B/N的采样速率对各AAF的输出处的信号进行采样。接着，通过以2B/N的数据速率操作的数字处理器对各路径的采样进行后处理，使得该后处理表示所述失真的补偿，并且通过利用能够最佳补偿所引入的ISI的解码器(如MLSE、线性均衡器、非线性均衡器或FFE)对所述处理器的输出进行最佳解码来重建输入数据流。

所述解码器可以用于补偿振幅失真和相位失真。

优选地，所述AAF可以被最优化成各路径的模拟带宽为2B/N。

本发明致力于提供一种用于对具有给定模拟带宽B、载送相干光信号的光数据信道的失真(如CD或PMD)进行最佳均衡的系统，该系统包括：

a)具有I路径和Q路径的接收端，所述接收端用于接收光信号，并且用于通过平衡检波器来检测各路径中的光信号；

b)针对各路径的具有对应于N的截止频率的AAF，所述AAF用于通过对各路径的输出进行滤波来将所述路径中检测到的光信号的带宽缩减至1/N；

c)ADC，所述ADC以2B/N的采样速率对各AAF的输出处的信号进行采样；

d)以2B/N的数据速率操作的数字后处理单元，所述数字后处理单元用于对各路径的采样进行后处理，使得所述后处理表示所述失真的补偿；以及

e)能够最佳补偿所引入的ISI的解码器，所述解码器用于通过对所述处理器的输出进行最佳解码来重建输入数据流。

所述后处理单元可以包括：

a)在时域或频域中实现的CD均衡器，所述CD均衡器用于恢复所述信道之前的信号；